CN103630148B - 信号取样平均仪和信号取样平均方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号取样平均仪和信号取样平均方法。其中，信号取样平均方法包括以下步骤：获取多路取样信号；分别计算各路取样信号的能量信噪比；将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。本发明的技术方案应用于信噪比不固定的交直流或脉冲信号进行平均降噪或对信噪比不一致的多路交直流或脉冲信号进行融合降噪的环境下，可以抑制突变噪声或稳定性干扰对累加平均结果的影响，实现对信噪比随时间变化的信号或信噪比不一致的多通道信号进行智能取样平均来达到降噪的技术效果。

Description

信号取样平均仪和信号取样平均方法

技术领域

本发明涉及电子测量设备领域，特别是涉及一种信号取样平均仪和信号取样平均方法。

背景技术

取样平均技术是电子测量领域检测和处理微弱信号的有效方法之一。它采用周期性信号的重复特性在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分算出平均值，从而各个周期内取样平均信号的总体变展现了待测信号的真实波形，由于信号取样是经过多次重复的，而噪声多次重复的统计平均值为零，所以可以提高信噪比，再现被噪声淹没的信号波形。

然而，在噪声改变的情况下时使用上述的取样平均法输出的信号很容易受到信噪比较低时段的信号干扰，针对由于突变噪声和不稳定噪声造成测量结果的偏差，现有技术中进行一定程度的改进，一种改进方式为使用多层次平均的方法抑制漂移，但这种方式并不能解决噪声改变导致输出信噪比降低的问题。另一种改进方式为对每轮待平均取样信号根据噪声是否超过一定阈值进行过滤，只采用噪声水平较低的信号而忽略噪声较高的信号，这种方式虽然可避免输出信号在输入噪声发生改变时信噪比降低的问题，但它因为忽略了部分信号而不能有效的提高输出信号的信噪比，另外由于对信号进行过滤，需要采用对信号设置开关，开关的参数对测量结果也会带来额外的影响。

针对现有技术中突变噪声和不稳定噪声对取样平均结果造成干扰的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是要提供一种解决或部分解决以上技术问题的信号取样平均仪和信号取样平均方法。

基于本发明的一个目的，提供了一种信号取样平均方法。该信号取样平均方法包括以下步骤：获取多路取样信号；分别计算各路取样信号的能量信噪比；将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。

可选地，分别计算各路取样信号的能量信噪比包括：获取不含噪声的基准信号；计算基准信号的能量有效值；利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度；利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

可选地，计算基准信号的能量有效值包括：对基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算，得到能量有效值，利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度包括：按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

可选地，基准信号和取样信号均为连续信号，幅值归一化处理后的基准信号记为F_U(t)，取样信号记为S(t)，按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算包括：按照公式

$E_P=\frac{1}{T}{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}$

计算得出能量有效值，

按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算包括：按照公式

$A=\frac{1}{T\×E_P}{\∫}_{t=0}^T[S\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}$

计算得出该路取样信号的信号幅度，

利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比包括：按照公式

$\mathrm{SNRP}=\frac{A^2\×{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}}{{\∫}_{t=0}^T[S\left(t\right)\×S\left(t\right)]\mathrm{dt}-A^2\×{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}}$

计算得出能量信噪比，

在以上公式中，E_P为能量有效值，T为信号时间长度，t为时间变量，A为信号幅度，SNRP为能量信噪比。

可选地，基准信号和取样信号均为离散信号，幅值归一化处理后的基准信号记为F_Uk，取样信号记为S_k，按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算包括：

按照公式计算得出能量有效值，

按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算包括：

按照公式计算得出该路取样信号的信号幅度，

利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比包括：

按照公式 $\mathrm{SNRP}=\frac{A^2\×\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(F_{\mathrm{Uk}}\×F_{\mathrm{Uk}})}{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(S_k\×S_k)-A^2\×\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(F_{\mathrm{Uk}}\×F_{\mathrm{Uk}})}$ 计算得出能量信噪比，

在以上公式中，E_P为能量有效值，N为离散信号序列长度，k代表离散信号的取样序号，取值范围为1至N，A为信号幅度，SNRP为能量信噪比。

可选地，在得到取样平均信号之后还包括：输出取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、取样平均信号的信号幅度、取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。

基于本发明的另一个方面，提供了一种信号取样平均仪。该信号取样平均仪包括：信号采集模块，用于获取多路取样信号；信噪比计算器，用于分别计算各路取样信号的能量信噪比；加权平均器，用于将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。

可选地，信噪比计算器包括：基准信号设定模块，用于获取不含噪声的基准信号；能量有效值计算模块，用于计算基准信号的能量有效值；信号幅度计算模块，用于利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度；信噪比计算模块，用于利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

可选地，能量有效值计算模块被配置为：对基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算，得到能量有效值，信号幅度计算模块被配置为：按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

可选地，上述信号取样平均仪还包括：输出接口，用于输出取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、取样平均信号的信号幅度、取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。

本发明技术方案提供的信号取样平均仪和信号取样平均方法，应用于信噪比不固定的交直流或脉冲信号进行平均降噪或对信噪比不一致的多路交直流或脉冲信号进行融合降噪的环境下，使用能量信噪比作为累加权重，可以抑制突变噪声或稳定性干扰对累加平均结果的影响，实现对信噪比随时间变化的信号或信噪比不一致的多通道信号进行智能取样平均来达到降噪的技术效果。

进一步地，利用本发明技术方案除了输出高信噪比的信号外，还可以得出取样信号的信号幅度、信噪比等参数，从而为信号的进一步分析提供了数据。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据现有技术的信号取样平均仪10的原理框图；

图2是根据本发明实施例的信号取样平均仪20的原理框图；

图3是根据本发明一个实施例的信号取样平均仪20的结构框图；

图4是根据本发明另一个实施例的信号取样平均仪20对两路取样信号进行取样平均的结构框图；

图5是根据本发明一个实施例的信号取样平均方法的示意图；

图6是根据本发明实施例的取样平均仪的第一应用实例中的两路输入信号波形图；

图7是根据本发明实施例的取样平均仪的第一应用实例中的输出信号波形图；

图8是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的三路输入信号波形图；

图9是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的输出信号波形图；

图10是是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的四路路输入信号波形图；以及

图11是根据本发明实施例的取样平均仪的第三应用实例中的输出信号波形图。

具体实施方式

首先结合附图对本实施例的信号取样平均仪技术原理与现有技术中的信号取样平均仪的技术原理进行比较。

图1是根据现有技术的信号取样平均仪10的原理框图，在现有技术中输入信号经过取样和信号调理后，直接经过平均器的累加平均后输出信号。图2是根据本发明实施例的信号取样平均仪20的原理框图，与现有技术的信号取样平均仪10比较，增加了信噪比计算器22，而且使用了加权平均器23代替了一般的平均器，加权平均器23中使用信噪比计算器22计算得出信号信噪比作为权重值进行加权平均计算，以输出信噪比更高的输出信号。

基于以上原理，本发明实施例可以实现更高能量信噪比的输出信号，减小了噪声信号的影响。图3是根据本发明一个实施例的信号取样平均仪20的结构框图，如图所示，该实施例的信号取样平均仪20包括：信号采集模块21、信噪比计算器22、加权平均器23、输出接口24。

其中，信号采集模块21用于获取多路取样信号；信噪比计算器22，用于分别计算各路取样信号的能量信噪比；加权平均器23，用于将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号；输出接口24，用于输出取样平均信号及其他参数。

本实施例的信号取样平均仪20可以用于对信噪比不固定的交直流或脉冲信号进行平均降噪和对信噪比不一致的多路交直流或脉冲信号进行融合降噪，其中应用于第一种情况下，信号采集模块21获取到的多路取样信号可以是输入信号在不同时段的经过信号调理处理后的多组信号；应用第二种情况下，信号采集模块21获取到的多路取样信号可以是多路输入信号在同一时段中经过信号调理处理后的多组信号。

信噪比计算器22可以具体包括：基准信号设定模块221、信号幅度计算模块223、信噪比计算模块224。其中，基准信号设定模块221，用于获取不含噪声的基准信号；能量有效值计算模块222，用于计算基准信号的能量有效值；信号幅度计算模块223，用于利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度；信噪比计算模块224，用于利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

基准信号设定模块221在不同的应用环境下中获取的无噪声的基准信号的方式有多种。在理论分析的过程，可以直接按照设定模式生成以上无噪声的基准信号。在工程实际应用中，以上无噪声的基准信号可以利用以下三种方式得到的基准信号进行替代：

1、在测量信号的解析公式已知的情况下，可以根据解析公式得到基准信号；

2、利用高信噪比的测量环境进行测量得到的信号作为基准信号，例如通过增加信号源的功率或增强探测器与信号源之间的耦合，采集得到测量信号，并将该测量信号作为后续测量的基准信号；

3、采集一定采样数量的测量信号，利用现有技术的普通取样平均技术，得到测量信号的平均信号，在测量信号的次数满足一定条件的情况下，可以将上述普通平均信号作为后续测量的基准信号。

以上后两种方式的基准信号，在理论上尽管不能保证完全无噪声，但是也可以满足工程应用的提高信噪比的需要。

能量有效值计算模块222计算基准信号的能量有效值的过程，可以首先对基准信号进行幅值归一化处理，然后按照自相关原理根据归一化处理后的基准信号进行计算，得到能量有效值。其中，幅值归一化处理是对基准信号进行无量纲处理，使基准信号转换为相对值，简化计算。对于不含噪声的基准信号F(t)，归一化就是寻找基准信号F(t)中的幅值绝对值最大的点(x_max,F_max)，归一化处理后的基准信号F_U(t)为：F_U(t)=F(t)/|F_max|。

信号幅度计算模块223对一路取样信号进行能量信噪比计算的过程，按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

下面分别对取样信号为连续信号和离散信号的情况为例，介绍以上计算的详细公式：

对于连续信号S(t)，设定E_P为能量有效值，T为信号时间长度，t为时间变量，A为信号幅度，SNRP为能量信噪比，F_U(t)为幅值归一化处理后的基准信号。

按照自相关原理根据处理后的基准信号计算能量有效值的计算公式为：

$E_P=\frac{1}{T}{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}......\left(1\right)$

按照互相关原理计算该路取样信号的信号幅度的公式为：

$A=\frac{1}{T\×E_P}{\∫}_{t=0}^T[S\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}......\left(2\right)$

计算得出该路取样信号的能量信噪比的公式为:

$\mathrm{SNRP}=\frac{A^2\×{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}}{{\∫}_{t=0}^T[S\left(t\right)\×S\left(t\right)]\mathrm{dt}-A^2\×{\∫}_{t=0}^T[F_U\left(t\right)\×F_U\left(t\right)]\mathrm{dt}}......\left(3\right)$

对于离散信号S_k，E_P为能量有效值，N为离散信号序列长度，代表离散信号的取样序号，取值范围为1至N，A为信号幅度，SNRP为能量信噪比，F_Uk为幅值归一化处理后的基准信号。

按照自相关原理根据处理后的基准信号计算能量有效值的计算公式为：

$E_P=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(F_{\mathrm{Uk}}\×F_{\mathrm{Uk}})......\left(4\right)$

按照互相关原理计算该路取样信号的信号幅度的公式为：

$A=\frac{1}{N\×E_P}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(S_k\×F_{\mathrm{Uk}})......\left(5\right)$

计算得出该路取样信号的能量信噪比的公式为

$\mathrm{SNRP}=\frac{A^2\×\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(F_{\mathrm{Uk}}\×F_{\mathrm{Uk}})}{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(S_k\×S_k)-A^2\×\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(F_{\mathrm{Uk}}\×F_{\mathrm{Uk}})}......\left(6\right)$

无论连续信号或者离散信号，加权平均的计算公式是一致的，对于n路取样信号S_i使用其对应的能量信噪比SNRP_i作为权重进行加权平均获得输出信号S_Avg的计算公式为：

$S_{\mathrm{Avg}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}[S_i\×{\mathrm{SNRP}}_i]}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SNRP}}_i}......\left(7\right)$

在以上计算过程中，除了得到了信噪比更高的取样平均信号，还可以得到各路取样信号的信号幅度A及能量信噪比SNRP等参数。在需要对信号进行深度分析的情况下，输出接口24可以灵活地输出取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的信号幅度中的一项或多项。

图4是根据本发明另一个实施例的信号取样平均仪20对两路取样信号进行取样平均的结构框图，该实施例的信号取样平均仪20对两路取样信号S1和S2进行了取样平均。

信号采集模块21分别对第一取样信号S1和第二取样信号S2分别进行信号调理等预处理。基准信号设定模块221设定基准信号的信号模式，并生成不含噪声的基准信号，能量有效值计算模块222利用以上公式（1）或公式（4）计算基准信号的能量有效值E_P，信号幅度计算模块223利用公式（2）或公式（5）分别计算第一取样信号S1的信号幅度A₁和第二取样信号S2的信号幅度A₂，信噪比计算模块224利用公式（3）或公式（6）分别计算第一取样信号S1的信噪比SNRP₁和第二取样信号S2的信噪比SNRP₂，加权平均器23将以上作为SNRP₁和SNRP₂分别作为第一取样信号S1和第二取样信号S2的权重按照公式（7）计算得到输出信号S_AVG，并可以计算得出输出信号S_AVG的信噪比和信号幅度。输出接口24可以输出取样平均信号S_AVG、取样信号的信号幅度A₁和A₂、取样信号的能量信噪比SNRP₁和SNRP₂、取样平均信号的信号幅度A_AVG、取样平均信号的能量信噪比中SNRP_AVG中的一项或多项。

本发明实施例还提供了一种信号取样平均方法，该信号取样平均方法可以由以上任一种实施例的信号取样平均仪执行，对多路取样信号进行加权平均，提高输出信号的信噪比。图5是根据本发明一个实施例的信号取样平均方法的示意图，该信号取样平均方法包括：

步骤S302，获取多路取样信号；

步骤S304，分别计算各路取样信号的能量信噪比；

步骤S306，将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。

其中步骤S302获取到的多路取样信号可以是输入信号在不同时段的经过信号调理处理后的多组信号，也可以是多路输入信号在同一时段中经过信号调理处理后的多组信号，其中取样信号可以是连续信号也可以是离散信号。

步骤S304的计算流程可以包括：获取不含噪声的基准信号；计算基准信号的能量有效值；利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度；利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

其中，计算基准信号的能量有效值的步骤可以：对基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算，得到能量有效值，利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度的步骤包括：按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

对于连续信号S(t)，以上计算步骤的公式可以为：公式（1）、公式（2）、公式（3），对于连续信号S_k，以上计算步骤的公式可以为：公式（4）、公式（5）、公式（6），具体的计算流程在以上取样平均仪中已经说明。

以上公式中得出的参数也可以进行输出，用于对信号进行深度分析。

下面通过三个具体信号实例及利用本实施例的取样平均仪进行处理后的结果结合附图作进一步说明。

实例一：两路不同信噪比的震荡衰减脉冲信号的平均或融合。

输入信号的表达函数如公式（8）所示：

$\begin{array}{c}P\left(t\right)=\sin c(2\mathrm{\&pi;t}\&times;300000)-2\&times;\sin c(2\mathrm{\&pi;t}\&times;600000)\\ P_1\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& (t<10\mathrm{\&mu;s})\\ P\left(t\right)& (t\&GreaterEqual;10\mathrm{\&mu;s})\end{array}\right.\\ W\left(t\right)=\mathrm{Random}(-\mathrm{1,1})\\ S_I\left(t\right)=A\&times;P_1\left(t\right)+\mathrm{\&alpha;}\&times;W\left(t\right)\end{array}.......\left(8\right)$

公式（8）所示的辛格函数与随机噪声函数组合仿真脉冲波形S_I(t)，A为信号幅度，α为噪声系数。图6是根据本发明实施例的取样平均仪的第一应用实例中的两路输入信号波形图。信号S1A为第一路输入信号，信号S2A为第二路输入信号。

对以上依据公式(8)生成的两路信号分别使用现有技术的取样平均仪和本实施例提供的取样平均仪进行处理。图7是根据本发明实施例的取样平均仪的第一应用实例中的输出信号波形图。其中，输出R1A为本发明实施例的取样平均仪对信号S1A和信号S2A进行加权平均的处理结果，输出R2A为现有技术的取样平均仪对信号S1A和信号S2A进行简单平均的处理结果。表1示出了实例一中输入信号、输出信号的信噪比参数。

表1

通过图7和表1的数据对比，可以看出使用本发明的取样平均仪相比现有技术输出的信号信噪明显提高，提高幅度约为2.25dB。

实例二：三路不同信噪比的尖峰脉冲信号的平均或融合。

实例二的输入信号的表达函数如公式(9)所示：

$\begin{array}{c}P\left(t\right)=e^{\frac{t}{{10}^{-6}}}\\ P_1\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& (t<10\mathrm{\&mu;s})\\ P\left(t\right)& (t\&GreaterEqual;10\mathrm{\&mu;s})\end{array}\right.\\ W\left(t\right)=\mathrm{Random}(-\mathrm{1,1})\\ S_{\mathrm{II}}\left(t\right)=A\&times;P_1\left(t\right)+\mathrm{\&alpha;}\&times;W\left(t\right)\end{array}.......\left(9\right)$

公式(9)所示的指数衰减函数与随机噪声函数组合仿真脉冲波形SII(t)，A为信号幅度，α为噪声系数。图8是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的三路输入信号波形图。信号S1B为第一路输入信号，信号S2B为第二路输入信号，信号S3B为第三路输入信号。

对以上依据公式(9)生成的三路信号分别使用现有技术的取样平均仪和本实施例提供的取样平均仪进行处理。图9是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的输出信号波形图。其中，输出R1B为本发明实施例的取样平均仪对信号S1B、信号S2B、信号S3B进行加权平均的处理结果，输出R2B为现有技术的取样平均仪对信号S1B、信号S2B、信号S3B进行简单平均的处理结果。表2示出了实例二输入信号、输出信号的信噪比参数。

表2

通过图9和表2的数据对比，可以看出使用本发明的取样平均仪相比现有技术输出的信号信噪明显提高，提高幅度约为4.31dB。

实例三：四路不同信噪比的正弦取样信号的平均或融合。

根据正弦函数与随机噪声函数组合仿真脉冲波形SIII(t)，通过设定不同信噪比生成四路输入信号，这四路输入信号可以模拟出四个不同地点对同一个天文时间观测的结果信号，图10是是根据本发明实施例的取样平均仪的第二应用实例中的四路路输入信号波形图。信号S1C为第一路输入信号，信号S2C为第二路输入信号，信号S3C为第三路输入信号，信号S4D为第四路输入信号。

对以上依据四路信号分别使用现有技术的取样平均仪和本实施例提供的取样平均仪进行处理。图11是根据本发明实施例的取样平均仪的第三应用实例中的输出信号波形图。其中，输出R1C为本发明实施例的取样平均仪对信号S1C、信号S2C、信号S3C、信号S4C进行加权平均的处理结果，输出R2C为现有技术的取样平均仪对信号S1C、信号S2C、信号S3C、信号S4C进行简单平均的处理结果。表3示出了实例三输入信号、输出信号的信噪比参数。

表3

通过图11和表3的数据对比，可以看出使用本发明的取样平均仪相比现有技术输出的信号信噪明显提高，提高幅度约为4.2dB。

通过以上不同路数、不同类型的多种输入信号的实例证明，利用本发明的技术方案，可以抑制突变噪声或稳定性干扰对累加平均结果的影响，实现更高信噪比的信号输出。

本发明技术方案提供的信号取样平均仪和信号取样平均方法，应用于信噪比不固定的交直流或脉冲信号进行平均降噪或对信噪比不一致的多路交直流或脉冲信号进行融合降噪的环境下，使用能量信噪比作为累加权重，可以抑制突变噪声或稳定性干扰对累加平均结果的影响，实现对信噪比随时间变化的信号或信噪比不一致的多通道信号进行智能取样平均来达到降噪的技术效果。

通过实例验证的结果数据，可以看出根据本实施例的取样平均仪能够对多组信噪比不同的震荡衰减脉冲、尖峰脉冲和正弦等模式的含噪声信号进行智能平均处理，获得更高信噪比的信号。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种信号取样平均方法，包括：

获取多路取样信号；

分别计算各路所述取样信号的能量信噪比；

将所述能量信噪比作为权重对所述多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号；

其中，分别计算各路所述取样信号的能量信噪比包括：

获取不含噪声的基准信号；

计算所述基准信号的能量有效值；

利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度；

利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

计算所述基准信号的能量有效值包括：对所述基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算，得到所述能量有效值，

利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度包括：按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基准信号和所述取样信号均为连续信号，幅值归一化处理后的所述基准信号记为F_U(t)，所述取样信号记为S(t)，

按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算包括：

按照公式计算得出所述能量有效值，

按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算包括：

按照公式计算得出该路取样信号的信号幅度，

利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比包括：

按照公式 $SNRP=\frac{A^2\&times;{\&Integral;}_{t=0}^T\&lsqb;F_U\left(t\right)\&times;F_U\left(t\right)\&rsqb;dt}{{\&Integral;}_{t=0}^T\&lsqb;S\left(t\right)\&times;S\left(t\right)\&rsqb;dt-A^2\&times;{\&Integral;}_{t=0}^T\&lsqb;F_U\left(t\right)\&times;F_U\left(t\right)\&rsqb;dt}$ 计算得出所述能量信噪比，

在以上公式中，E_P为所述能量有效值，T为信号时间长度，t为时间变量，A为所述信号幅度，SNRP为所述能量信噪比。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基准信号和所述取样信号均为离散信号，幅值归一化处理后的所述基准信号记为F_Uk，所述取样信号记为S_k，

按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算包括：

按照公式计算得出所述能量有效值，

按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算包括：

按照公式计算得出该路取样信号的信号幅度，

利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比包括：

按照公式 $SNRP=\frac{A^2\&times;\underset{k=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}(F_{Uk}\&times;F_{Uk})}{\underset{k=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}(S_k\&times;S_k)-A^2\&times;\underset{k=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}(F_{Uk}\&times;F_{Uk})}$ 计算得出所述能量信噪比，

在以上公式中，E_P为所述能量有效值，N为离散信号序列长度，k代表离散信号的取样序号，取值范围为1至N，A为所述信号幅度，SNRP为所述能量信噪比。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在得到取样平均信号之后还包括：

输出所述取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、所述取样平均信号的信号幅度、所述取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。

6.一种信号取样平均仪，包括：

信号采集模块，用于获取多路取样信号；

信噪比计算器，用于分别计算各路所述取样信号的能量信噪比；

加权平均器，用于将所述能量信噪比作为权重对所述多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号；

其中，所述信噪比计算器包括：

基准信号设定模块，用于获取不含噪声的基准信号；

能量有效值计算模块，用于计算所述基准信号的能量有效值；

信号幅度计算模块，用于利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度；

信噪比计算模块，用于利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。

7.根据权利要求6所述的信号取样平均仪，其中，

所述能量有效值计算模块被配置为：对所述基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算，得到所述能量有效值，

所述信号幅度计算模块被配置为：按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的信号取样平均仪，还包括：

输出接口，用于输出所述取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、所述取样平均信号的信号幅度、所述取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。